Стартовая >> Архив >> Генерация >> Новые технологии по экологически чистому использованию угля

Сверхчистое транспортное топливо - Новые технологии по экологически чистому использованию угля

Оглавление
Новые технологии по экологически чистому использованию угля
Транспортное топливо, химические и исходные продукты
Выполнение программы
Инициатива, научные исследования и разработки
Сверхчистое транспортное топливо
Консорциум по высококачественным углеродсодержащим продуктам, выводы

Обеспечение транспорта “чистым”, доступным и надежным топливом очень важно для поддержания экономического роста, социальной стабильности и здоровья общества в США. Тем не менее, несколько важных обстоятельств, касающихся использования энергии на транспорте, вызывают озабоченность. К ним относятся: загрязнение воздуха в городах и в сельской местности; увеличение выброса парниковых газов; энергетическая безопасность и неблагоприятный баланс платежей в результате все возрастающего потребления импортируемой нефти, озабоченность тем, надолго ли останется доступным жидкое топливо из обычной нефти. Для Управления по энергии из ископаемых видов топлива Министерства энергетики США очень важно поддерживать разработки технологий, которые обеспечат стабильное снабжение транспорта сверхчистой и доступной энергией, чтобы экономика страны по-прежнему не испытывала дефицита топлива, а проблемы, о которых говорилось ранее, были сняты.

Перспективный путь

Прорывная технология

Улавливание и сепарация СО2

Оценка издержек на модернизацию. Проводится тщательный анализ возможностей устройства системы улавливания и сепарации СО2 на ТЭС Конесвиль Американского агентства по охране окружающей среды [Astom Power, Ohio Coal Development Office, American Electric Poweer]
Гидраты CО2. Разработать процесс, при котором улавливание СО2 производится при контактировании с водой при низкой температуре и высоком давлении, с образованием гидратов СО2 и воды, макромолекулярных структур СО2 и воды, подобных льду [Los Alamos National Laboratory, Nexant, Inc., Simeteche]
Вихревая труба. Провести лабораторные исследования использования вихревой трубы в качестве устройства для осуществления контакта СО2 с водой; специально исследовать кинетику абсорбции СО2 водой, требования к регенерации сольвента и параметры масштабирования вихревой трубы [Idaho National Engineering and Environmental Laboratory, Pacific Gas&Electric, Southern California gas, BP, Pardue University]

Выработка электроэнергии с использованием восстановительных агентов для оксидов металлов. Разработать процесс, в котором для восстановления сорбентов - оксидов металла, используется газифицированный уголь или природный газ и вырабатываются пар и СО2. Проводятся разработка и испытание сорбентов с нужными свойствами, а также оценка экономичности и экологических параметров комбинированных систем генерирования электроэнергии при использовании различных сорбентов [TDA, Research, Inc. Louisiana State University]
Сухие регенерируемые сорбенты - поглотители СО2. Разработать технологию сепарации, в которой для улавливания СО2 из дымовых газов используется регенерируемый сорбент на основе натрия. НИР включает в себя сбор данных и оценку технической и экономической осуществимости различных конфигураций процесса на традиционных паротурбинных электростанциях [Research Triangle Institute, Church and Dwight, Inc]

Геология удаления

Инвентаризация источников СО2 и мест его захоронения.
Расширить базу данных об источниках и способах возможного удаления СО2 в штатах Иллинойс, Индиана, Канзас, Кентукки и Огайо. База данных будет доступна для общественности и позволит лучше понять возможности удаления СО2 [University of Kansas, Respective State Government Agencies]
Глубокие неразрабатываемые угольные пласты. Комплексные исследования и демонстрация в промышленном масштабе. Оценить целесообразность захоронения СО2 в глубоких неразрабатываемых угольных пластах в бассейне San Juan на северо-западе штата Нью Мехико и юго-западе штата Колорадо при использовании имеющихся технологий [Advanced Resources International, BP, Birlington Resources, and Shell oil]
Оценка вытеснения метана из угольного месторождения Блэк Вэриор. Разработать модель геологического скрининга для количественного определения возможностей накопления СО2 в обогащенном метаном месторождении угля Блэк Вэриор в штате Алабама и применить эту модель для выявления дополнительных таких мест [Geologic Survey of Alabama]
Пустоты, образовавшиеся в результате извлечения из недр природного газа. Смоделировать газовое месторождение Рио Виста и спрогнозировать количество природного газа, вытесняемого в результате закачки СО2. Разработать и испытать новые методы закачки СО2 для оптимизации его удаления [GEO- SEO: Lawrence Berkeley National Laboratory]
Пустоты, образовавшиеся в результате извлечения из недр нефти. Исследовать закачку СО2 по скважинам в выработанное месторождение Лос Хиле. Использовать результаты исследования для калибровки, совершенствования и оценки способов моделирования [Sandia National Laboratory, Los Alamos National Laboratory, Strata Production Company]

Оптимальные геологические условия для накопления СО2 в засоленных пористо-водоносных горизонтах США. На
основе данных по регионам составить кадастр засоленных пористо-водоносных образований внутри страны. Разработать критерии для определения оптимальных условий и характеристик засоленных пористо-водоносных горизонтов, которые можно использовать для длительного хранения СО2 [University of Texas at Austin’s Bureau of Economic Geology]
Новые методы закачки CО2 в соленосные формации. Создать новый метод геофизического исследования в скважинах с использованием ядерного магнитного резонанса для изучения геологических образований. Исследовать использование гидравлического разрыва для улучшения проницаемости засоленных формаций и, следовательно, снижения затрат на закачку СО2 [Texas Tech University]
Поведение СО2 в засоленных водоносных горизонтах под плато Колорадо. Провести изнутри изучение глубоких соляных коллекторов в районе скалистых гор и плато Колорадо с целью определить, какое количество СО2 можно захоронить, что происходит с накопленным газом и какие долгосрочные риски для окружающей среды связаны с накоплением СО2 [University of Utah]
Химическое удаление СО2 в глубоких соленосных формациях на Среднем Западе США. Рассмотреть и оценить факторы, оказывающие влияние на химические реакции, в которые вступает накопленный в засоленных формациях СО2, особенно на реакции, которые превращают СО2 в стабильный твердый продукт. Особое внимание уделить условиям, типичным для глубоких соленосных формаций на Среднем Западе США [Battelle Laboratories]

Наземная секвестрация

Рекультивация территории угольных разрезов в штате Кентукки. Продемонстрировать использование побочных продуктов сжигания угля для электростанции Парадиз мощностью 2558 МВт энергокомпании TVA для рекультивации угольного разреза. Твердые отходы как из установки для десульфуризации дымовых газов (FGD), так и после селективного каталитического восстановления (SCR) будут использованы для рекультивации угольных разрезов. Обработанная вода из системы сероочистки дымовых газов будет использована для орошения [Tennessee Valley Authority, EPRI]
Рекультивация земель закрытых шахт в районе Аппалачей. Рассчитать ожидаемую ценность почв и спрогнозировать стоимость тонны удаленного углерода, изучить рынок для торговли выбросами углерода между землевладельцами и энергетическими и угледобывающими компаниями, а также проанализировать, как отразится удаление углерода на местной экономике [Stephen F. Austin State University, TXU (Texas Utilities), Westvaco]

Изучение способов улучшения земель. Определить паи лучшие пути увеличения возможностей удаления углерода при использовании земель, ранее испорченных добычей полезных ископаемых, сооружением автострад или плохим обращением, сконцентрировав внимание на использовании для улучшения материалов, являющихся побочными продуктами производства бумаги, переработки биологических отходов, а также сжигания органических видов топлива. Будут спланированы долгосрочные полевые исследования и выбраны места их проведения [Oak Rid National Laboratories, Pacific Northwest National Laboratory, Ohio State University, Virginia Polytechnic Institute]

Исследование возможностей природного удаления углерода на юго-западе США. Выбрать представительные места, где можно испытать и доработать методы удаления углерода. Выполнить моделирование и определить исходное количество связываемого углерода для полузасушливых мест [Los Alamos National Laboratory, The State of New Mexico]

Технология мульчирования и глубокой обработки почвы.
Изучить использование древесины для улучшения и восстановления качества почвы и увеличения краткосрочных и долгосрочных возможностей удаления углерода на деградированных площадях. Определить практическую целесообразность мульчирования и глубокой обработки почвы для уменьшения остатков биомассы и пней, для подготовки площадок, использования остатков лесозаготовки и некоторых других отходов в качестве почвоулучшителей для восстановления запасов питательных веществ, увеличения накопления углерода улучшения физических свойств почв [U. S. Department of Agricultural/ Ноtest Service]

Перспективные концепции

Извлечение газа из мусорных свалок. Провести полевые испытания газопроницаемых мембран, вставляемых в слой мусора по мере его наполнения, для повышения производительности по извлечению метана. За 3 года на испытываемых отсеках на свалках произведено в 2 раза больше метана, чем на контрольных (7,5 против 3,75 м5 в нормальных условиях на 1 кг сухого вещества) [Institute for Environmental management]
Минерализация CО2. Провести лабораторные эксперименты с целью увеличить скорость реакций минерализации СО2. Устранить ограничения на перенос массы и разработать катализаторы реакции [NETI Research Focus Area]
Мембраны, оптимизированные по температуре. Изготовить высокотемпературные полимерные мембраны с более высокой, чем у современных полимерных мембран, разделительной способностью. Особое внимание в проекте уделяется сепарации СО2, метана и азотсодержащих газов в диапазоне температур от 100 до 400°С [Los Alamos National Laboratory, University of Colorado, INEEL, Pall Corporation, Shell Oil]

Выделение CО2 из органических видов топлива с использованием мембранного реактора. Сконструировать устройство, использующее неорганические мембраны на основе палладия, с помощью которого углеводородное топливо можно будет преобразовать в смесь водорода и СО2 и одновременно выделить имеющий высокую ценность водород. Водород можно использовать для питания топливных элементов или перспективных ГТУ. Остающийся газ, главным образом СО2, можно удалять в сжатом виде газа [Research Triangle Institute]
Селективные керамические мембраны, предназначенные для реакции сдвига фаз вода - газ с одновременной регенерацией СО2. Разработать высокотемпературные селективные мембраны для повышения эффективности реакции преобразования водяного пара и газа с одновременной сепарацией СО2 для удаления. Усовершенствованная мембрана идеально подходит для использования в ПГУ с внутрицикловой газификацией угля [Media and Process Technology Inc. University of Southern California]
Преобразование CО2 в биомассу с использованием водорослей. Разработать процесс преобразования СО2 в дымовых газах в биомассу с помощью скруббера, в котором используются водоросли. Определить, какие водоросли подходят для использования с дымовыми газами и не требуют дополнительных питательных веществ. Разработать эффективные легкопоставляемые подсистемы и эффективную технологию сбора (уборки) биомассы [Ohio University, Phusical Science, Inc.]
Тонкие пленки из водорослей. Будут выращены цианобактериальные образцы биопленки, пленки из слоистых склеивающихся клеток, будет оптимизирована физиология биопленки для получения максимальной толщины для эффективного фотосинтеза и насыщения СО2 [Idaho National Engineering and Environment Laboratory]

Примечание. В квадратных скобках указаны исполнители.

Чтобы успешно справиться с этой ролью наиболее эффективным и экономичным способом, Управление в партнерстве со всеми звеньями транспортной отрасли проводит программу разработки и внедрения технологий производства высококачественного транспортного топлива для XXI века из нефти, природного газа, угля и других отличных от нефти источников. Это ‘‘сверхчистое” топливо:
будет совместимым с существующей инфраструктурой транспортных систем, работающих на жидком топливе;
позволит все новым транспортным средствам соблюдать нормы по допустимым выбросам, принятые Агентством по защите окружающей среды, а также, возможно, более жесткие нормы, которые могут быть приняты в будущем;
позволит более чем в 2 раза повысить эффективность обычных транспортных средств, что приведет к значительному снижению выбросов СО2;
может быть получено как из нефти, так и из других источников, таких, как природный газ, уголь и другое подходящее для этой цели, содержащее углерод, сырье;
сможет конкурировать с нефтяным и другими альтернативными видами топлива при цене 20 (или меньше) дол. за баррель.



 
« Новые технические решения при проектировании ВПУ ТЭЦ Куйбышевского НПЗ   Новые устройства для измельчения угля на ТЭС »
электрические сети